Systematisk indkøring af nye sprøjtestøbeforme

Transkript

1 Systematisk indkøring af nye sprøjtestøbeforme Udd. nr CRN Side 1 af 47

2 Uddannelsens indhold Deltageren kan selvstændigt foretage systematisk indkøring af nye sprøjtestøbeforme og udfylde nødvendigt dokumentationsmateriale. Deltageren kan herunder vurdere formens produktionsegnethed, emnedesignet i forhold til procesoptimering og maskinens egnethed og kapabilitet. Deltageren kan endvidere via en systematisk gennemførsel af indkøringsforløbet medvirke til at sikre driftsøkonomien i forhold til maskine, form, materialer og periferiudstyr. Endeligt kan deltageren udarbejde driftskort til efterfølgende produktion. CRN Side 2 af 47

3 Indholdsfortegnelse STIKORDSREGISTER... 4 INDLEDNING GRUNDLÆGGENDE FORUDSÆTNINGER... 7 EMNETS DESIGN OG UDFORMNING... 8 KONSTRUKTION AF SPRØJTESTØBEFORMEN VALG AF PLASTMATERIALE VALG AF NØDVENDIGT PERIFERIUDSTYR PRØVEKØRSEL AF SPRØJTESTØBEFORMEN IMPLEMENTERING AF OPNÅEDE KOMPETENCER I VIRKSOMHEDEN IDEALSITUATIONER PLASTMATERIALET FORMFYLDNINGEN EFTERFYLDNINGEN SMELTENS KVALITET VÆRKTØJSTEMPERATUREN CYKLUSTID OG EMNEEGENSKABER PRAKTISKE FORUDSÆTNINGER PLASTMATERIALET VÆRKTØJET MASKINEN SYSTEMATISK INDKØRING FORKLARING TIL DEN SYSTEMATISKE INDKØRING DOKUMENTATIONSFASEN FORMELSAMLING MED EKSEMPLER AMORFE MATERIALEDATA DELKRYSTALLINSKE MATERIALER GENERELLE PLASTDATA LUKKEKRAFT PÅ EN FULDHYDRAULISK MASKINE SPRØJTETRYK OG OMSÆTNINGSFAKTOR SNEKKEPERIFERIHASTIGHED SPECIFIK DOSERING BEREGNET DOSERING LILLE KØLETIDSBEREGNING STOR KØLETIDSBEREGNING FORSEGLINGSTID MIDDEL SPECIFIKT FYLDETRYK I MPA LUKKEKRAFTBEHOV I KN INDSPRØJTNINGSHASTIGHED ALTERNATIV LUKKEKRAFTBEREGNING CRN Side 3 af 47

4 Stikordsregister D dekompression dosering Doseringsforsinkelse... 26;29 doseringsvej dyseanlægskraften E eftertrykstid emnevægtstabilitet F Failure analysis... 5 f f... 34;35;45 flerkavitetsværktøjer flydefronter flydetalsfaktor forkammerindløb formtemperatur forseglingstemperatur... 22;43 forseglingstid Forseglingstid forseglingstiden... 30;43 f s... 44;45 fuldhydraulisk fuldhydrauliske G glasovergangstemperaturen... 18;19 H hydraulisk lukkedyse I Indefrosne spændinger indsprøjtningshastighed... 44;45;46 K kerneudbøjning kompressionsaflaste Korttidsstabilitet krystallisationsacceleratorer krystallisationsgrad krystallit-smeltepunkt kværnet materiale kærnetræk køletidsberegning L luftafblæsning lukkekraft... 7;25;26;27;28;37;45;47 lukkekraftbehov... 21;22;24;27;45;47 lukkekraftberegning... 45;47 M massetemperatur... 36;42;43;44;45 N nukleeringsadditiver nålelukkedyse O omkobling omkoblingspunkt... 26;33 omsætningsfaktor orienteringsspændinger P pausetiden periferiudstyr P m... 44;45 profilering projicerede areal... 7;24;25;27;45 præcisionssprøjtestøbning R restkøletiden restpuden... 26;32 rundingsradius S sammenflydningssømme... 21;28;30 skudvolumen... 7;22;25;27;28 skydelukkedysse skyggeareal... 45;47 Snekkeperiferihastighed sprøjtetryk... 7;22;25;27;28;38;39 sugninger og svind Svind... 34;35;36 T T a... 34;35;36;42;43 T f... 34;35;36;42;43 T g... 18;20 T m...19;20;34;35;36;42;43 traverskøling T v... 34;35;36;42;43 V varmeledningsevne... 42;43 varmeudvidelseskoefficient vejafhængigt eftertryk... 26;27 CRN Side 4 af 47

5 Indledning. En vellykket sprøjtestøbeproduktion forudsætter kvalifikationer på mange områder. For at opnå en optimal produktionsopsætning kræver det, at projektet styres af faglige kompetente medarbejdere, og samarbejdspartnere helt fra ide-plan til slutevaluering af projektet. Der vil, undervejs i et projekt som dette, opstå nogle situationer hvor man er nødsaget til at kompromittere omkring de optimale forhold, for en indkøring af et sprøjtestøbt emne. Nogle af disse problemstillinger vil blive behandlet i dette kompendium. Som udgangspunkt skal det virksomhedsøkonomiske mål for produktion af sprøjtestøbte emner leve op til nedenstående målbeskrivelse: Produktion af sprøjtestøbte emner med tilstrækkelige egenskaber, på den minimalt opnåelige cyklustid. Denne beskriver ganske godt idealsituationen, og kan denne opnås, er der gode muligheder for at skabe en god forretning ved at sprøjtestøbe plastemner. For at det kan lade sig gøre at opnå dette, eller komme så tæt på idealsituationerne som muligt, må der tages hensyn til en hel masse grundlæggende udgangskrav. Jo flere af disse der er optimale, jo tættere kommer vi på idealsituationen, og kan derfor nærme os det virksomhedsøkonomiske mål. I dag foregår der mange indkøringer, som af forskellige årsager ikke lever op til, eller nærmer sig, idealsituationen. Indkøringen af en sprøjtestøbeproduktion er faktisk en spændende fase, hvor konkrete erfaringer kan drages, men mulighederne herfor, udnyttes desværre alt for lidt. Ofte haster det med at få produktionen i gang, og der opbygges et kraftigt tidspres under indkøringsfasen. Afgørende parametre som smeltens temperatur, værktøjets temperatur, materialets indstrømningshastigheder og trykkene i formhulrummet kan ikke indstilles. De opnåede værdier er et produkt af de indstillede parametre på maskinens styring. F.eks. fremkommer smeltens temperatur af den indstillede temperatur på cylinderen, samt i samspil med modtrykket og plastificeringshastigheden. Firmaet Dupont har gennem mange år, analyseret forskellige emnefejl og årsager hertil. Det er blevet til et anbefalelsesværdigt værk, Failure analysis. Her kan det konkluderes at ca. 30 % af alle emnefejl er at henføre til en for dårlig smeltekvalitet. Almindeligvis går indkøringen hurtigt over til at "spille på maskinindstillingerne" efter skemaer udarbejdet af råvareleverandører. Skemaerne lister en række kendte fejl op ved sprøjtestøbte emner, og foreslår hertil imellem l0 og 20 ændringer i maskinindstillingerne, dog uden først at forklare årsagerne til fejlen. CRN Side 5 af 47

6 Da årsagen til mange af fejlene ligger i emneudformningen, værktøjskonstruktionen eller maskinvalget, burde de rettes her. Men da det er tidskrævende og meget vanskeligere at ændre værktøjet end at ændre i maskinindstillingerne, er det sidste langt det almindeligste. Dette har dog mindst to ulemper. 1. Der bliver ikke vurderet på, om ændringerne i værktøjet alligevel var at foretrække. Og det er ofte dyrere at gennemføre produktionen med de opnåede kompromis-indstillinger. 2. En tilbagemelding af de fejl, der har sin årsag i emneudformningen, eller værktøjs-konstruktionen udebliver, og fejlene gentages. Den systematiske indkøringsmetode har til formål at give den, der foretager en indkøring, et grundlag at arbejde på. Metoden kan anvendes i flere forskellige situationer: Ved førstegangsindkøring af en ny produktion. Anvendes bl.a. som en modtagekontrol af værktøjet, og som en faglig tilbagemelding til konstruktørerne. Ved genindkøring af samme værktøj på en anden maskine. Som grundlag for analyser når fejl i de støbte emner skal fjernes. Ved en teknisk og økonomisk optimering af produktionen. Den systematiske indkøring er at betragte som et hjælpemiddel der kan afdække fejl og mangler ved emnekonstruktionen, værktøjskonstruktionen, materialet og maskinen, og den har i princippet ikke til formål at opnå den kortest mulige cyklustid. Dette kan først ske når vi opnår idealsituationen. For mange er det svært at lave en systematisk indkøring hvor fokus skal ligge på hvor hurtigt det kan gå, uden i første omgang at tage hensyn til kvaliteten. Vi har jo en stor kvalitetsbevidsthed, og hvis vi ikke undertrykker denne, vil indkøringen blive til en fejlretning vha. maskinparametrene, og det er ikke meningen i første omgang. Målet er kort sagt, hvor hurtigt kan det her produktionssetup køre, og hvilke fejl er der som skal rettes, for at vi kan opnå, eller nærme os, idealsituationen. Herefter kunne vi lave en kvalitetsindkøring med fokus på emnekvaliteten, og så reflektere over den tidsforskel der måtte være på de to indkøringer. Dette kan give os det parameter, cyklustiden, som kan anvendes i en kalkulation, og som ville synliggøre forskellen i kroner og ører. Man skal også overveje formålet ved at bruge denne metode. Er der tale om en produktion med lavt styktal, vil det tidsmæssigt og omkostningsmæssigt være omsonst. Det er derfor en fordel at lave en overslagskalkulation på en given produktion. Der hvor der kan skabes en ofte overraskende stor økonomisk gevinst, er ved store styktal, få kaviteter, men også genindkøringer af bestående produktioner, vil overraske i mange tilfælde. CRN Side 6 af 47

7 Grundlæggende forudsætninger Når vi nu skal udvælge en maskine til en given produktion, er der nogle overvejelser der skal gøres med henblik på den optimale sammenhæng mellem emne i et termoplastisk materiale, formen og maskinen. Som udgangspunkt ligger den bedste økonomi i valget af den mindst mulige maskine til den givne produktion. Dette er som oftest forbundet med et par problemstillinger med henblik på: 1. Maskinens maksimale sprøjtetryk Det er materialet til emnet, godstykkelsen på emnet, flydevejen og det projicerede areal på emnet samt værktøjets beskaffenhed, så som indløbsforhold, størrelsen på indløbspunktet, køling osv., der er afgørende for det sprøjtetryk der skal til for at fylde emnet. 2. Maskinens maksimale lukkekraft Hvis ovenstående forhold kræver mere lukkekraft end muligt på maskinen må produktionen flyttes til en maskine med mere lukkekraft. 3. Maskinens maksimale skudvolumen Når vi ser på det optimale forhold mellem skudvægt og maskine skal vi anvende en doseringsvej et sted mellem 1-3 D, hvor D er snekkediameteren på maskinen. Dette for at få kortest mulig opholdstid i cylinderen, de bedste plastificeringsbetingelser, en indsprøjtningsmængde der kan håndteres af maskinens styring, kort sagt de optimale procesbetingelser. Doseringsveje under 1D og over 3D kan lade sig gøre i nogle tilfælde, men det er ikke optimale procesbetingelser. Snekkediameter = 1D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 4. De fysiske indbygningsmål på maskinen Vi står også ofte i det dilemma at de fysiske mål på formen ikke stemmer overens med indbygningsmålene på maskinen. Derfor er det vigtigt at maskinen og formen passer sammen for at få de bedste procesbetingelser. CRN Side 7 af 47

8 Emnets design og udformning Emnets design er ofte grundlæggende for at opnå de bedste betingelser for processen, og her ses det ofte at design og optimale procesbetingelser er to modsætninger der kan være svære at få til at harmonere. Der kan i designet, f.eks. være en funktionalitet der kræver varierende godstykkelse, hvilket er problematisk i forhold til formfyldning, efterfyldning, afkøling og svindforhold. Udgangspunktet bør være ens godstykkelse i hele emnet, hvilket giver den dygtige designer en udfordring, hvor der desværre ofte må kompromitteres. Udvalget af plastmaterialer er stort, og der er meget store forskelle på hvordan der bør designes i de forskellige materialer. I dag findes der dog designguider til lang række plastmaterialer, der indeholder forslag til en lang række konstruktionsmuligheder. Nogle få grundregler beskrives nedenfor. Ens, og så lille som mulig, godstykkelse i hele emnet. Jo mindre godstykkelse jo lavere vægt og kortere restkøletid. Overfladebeskaffenhed. En fint gnistet overflade giver en større overflade på emnet og det påvirker kølingen i positiv retning. Anvendelige radier i forhold til materialet. Skarpe kanter og overgange har en forstærket kærvvirkning i mange plasttyper, hvor sprøde materialer har tendens til at flække, eller deformere ved belastninger under f.eks. afformning. Nedenstående billede viser et sammenhæng mellem formtemperatur og spændinger i et skarpt hjørne i et amorft materiale. Hjørnet skæres af og nedsænkes i n-heptan. CRN Side 8 af 47

9 Ens emner i samme fyldning, hvis der støbes forskellige emner i samme værktøj bør der være en drejeanordning i forbindelse med indløbet. Herved undgås familieværktøjer, med mindre emnerne er små og har, for processen, ubetydelige forskelle. Det er vanskeligt at opnå ens procesforhold i forskellige kaviteter i samme værktøj som eksemplet herunder. Placering af indløb, samt valg af indløbstype og størrelsen af disse. CRN Side 9 af 47

10 Valg af fordelersystem, og udformning af disse. Som udgangspunkt skal fordelersystemet være så kort som muligt og lige lang flydevej til alle emnerne. Balanceret system Ikke balanceret Ovenfor ses tværsnittet af fordelersystemet, løsningen længst til højre, den runde, er den mest optimale, desværre også den tungeste. Nedenfor ses eksempler på fin fordeling af flydevejen. Hvis fordelerkanalen også havde været rund, havde det været optimalt. CRN Side 10 af 47

11 Konstruktion af ribber, underskæringer, udsparinger, snapforbindelser, skruetårne, svejseribber, udluftning, flydevejssimuleringer, afkølingssimuleringer osv. Her et par eksempler på god udformning (grøn ring) og dårlig udformning (rød ring), for ribber, godstykkelse og udsparing. Herunder et par eksempler på god udformning (grøn ring) og dårlig udformning (rød ring) af skruetårne. CRN Side 11 af 47

12 Udluftningen af værktøjet er meget vigtigt, da der ellers ofte kompenseres med en profileret indsprøjtningshastighed, der ender ud med en alt for lang indsprøjtningstid. Dybden af udluftningen er vel beskrevet for de fleste materialer, og nedenstående er retningsgivende for materialerne. LCP og PPS D = 0,01 mm PA, PET og TPU D = 0,02 mm PP og TPV D = 0,025 mm PA GF, PBT, POM, PC og ABS D = 0,03 mm CRN Side 12 af 47

13 Man bør overveje om det ville være en økonomisk gevinst at lave et værktøj med varmekanalsystem. Dette er ofte en god ide ved større styktal. Man kan spare plastificeringen af fordelersystemet, der er gode efterfyldningsmuligheder grundet den opvarmede dyse i indløbspunktet og i langt de fleste tilfælde vil man kunne lave det så der ingen efterbearbejdning er på emnet. De tilfælde hvor det er plastificeringstiden der er afgørende for den minimale cyklustid, kan vi reducere cyklustiden da der ikke skal plastificeres materiale til fordelersystemet. Ovenstående er princippet i varmekanalsystemet, bemærk at smelten føres helt frem til emnet. CRN Side 13 af 47

14 Kølesystemet bør konstrueres med stor omhu, da det er her, at vi skal undgå kompromisser. Kølingen er en ofte undervurderet del af sprøjtestøbeprocessen. Nedenstående billede viser temperaturforløbet i formhulrummet under processen. Udstødersystemet bør ligeledes konstrueres så det giver en fejlfri afformning. De forskellige afformningssystemer bør vurderes i forhold til emnet hvor f.eks. placering samt antal og størrelse af udstødere bør overvejes så afformningen bliver så effektiv som muligt. De flest værktøjsmagere anvender i dag mouldflow eller andre simuleringsprogrammer som er med til at sikre en optimal konstruktion af værktøjet. Simulering af fyldeforløb, eftertryk samt tid, afkølingsforhold osv. giver et godt udgangspunkt for værktøjskonstruktionen. Billedet til højre viser en simulering af fyldeforløbet i et plastemne. CRN Side 14 af 47

15 Konstruktion af sprøjtestøbeformen Konstruktionen af værktøjet er naturligvis en meget vigtig fase, og det er her man skal vælge leverandører af sprøjtestøbeværktøjer med omhu. Kompetente værktøjsmagere bør være med i design og konstruktionsfasen så tidligt som muligt for at få det optimale ud af værktøjet. De personer der er med til at tage beslutninger om valget af leverandører bør, have stor viden om sprøjtestøbeprocessen, eller sparre med fagfolk på området. Desværre sker der mange gange det at den billigste værktøjsleverandør, på indkøbsprisen af værktøjet, udvælges, uden at man sikrer sig, at kvaliteten lever op til målet, hvilket betyder at når den endelige cyklustid for produktet er fastlagt, viser denne sig at være for høj, hvilket gør at stykprisen ikke lever op til vores overordnede mål; Produktion af sprøjtestøbte emner med tilstrækkelige egenskaber, på den minimalt opnåelige cyklustid. Det er altid et spørgsmål om ordrestørrelsen, der er med til at afgøre hvilken værktøjsløsning der er den bedste, dog bør man måske skelne lidt til emneprisen over værktøjets forventede produktionstal. En del leverandør kan garantere en minimal cyklustid med deres værktøjer, hvilket også kan være en kalkulationsparameter. CRN Side 15 af 47

16 Valg af plastmateriale Valget af plastmaterialet bør foregå ud fra en materialevalgsprocedure, en systematik der gør at vi står tilbage med et eller måske flere alternative materialer der alle opfylder de primære krav der måtte være til f.eks. mekaniske, optiske, kemiske eller termiske krav, der gør at emnets funktion optimalt. Når materialet er valgt kender man også nogle værdier for svindforholdene, så næste trin, værktøjsfremstillingen, kan i gangsættes. Når vi ser teknisk økonomisk på et plastmateriale kan det i nogle tilfælde godt betale sig at vælge et dyrere materiale, der har en højere afformningstemperatur, end et billigere materiale med en lav afformningstemperatur, da denne er afgørende for restkøletiden, og derfor også den totale cyklustid, men det er den helt specifikke situation som afgør om et evt. overkill har sin økonomiske berettigelse. Derfor bør man også gøre sig nogle overvejelser omkring de procesmæssige forhold for et givent materiale, afformningstemperatur, fortørring, smeltetemperatur, værktøjstemperatur, densitet osv. Der er i dag mange muligheder for at compoundere plastmaterialer til specifikke behov, eksempelvis anvendes i dag nukleeringsadditiver og talkum i en del krystallinske materialer som krystallisationsacceleratorer, hvilket kan være med til at nedsætte cyklustiden. Når materialet er valgt er det, ubetinget, en fordel at rekvirere et materialedatablad, forarbejdningsdata, samt evt. design og konstruktionsguider for materialet, både for indkørerens skyld, men også for værktøjsmagerens skyld. Design og konstruktionsguider for det pågældende materiale, kan spare en for mange penge, f.eks. bare det at kunne konstruere og udlægge sprøjtestøbeværktøjet så fordelagtigt som muligt fra start af, vil ofte senere vise sig som en stor fordel. CRN Side 16 af 47

17 Valg af nødvendigt periferiudstyr Ligeledes bør man også vurdere hvilket periferiudstyr der er nødvendigt for at sikre et optimalt produktionssetup. Det kunne være sig indløbs robot, varmekanalreguleringer, formtemperering, håndteringsudstyr osv. Det optimale ville være den mest direkte vej fra maskine til emballering. Prøvekørsel af sprøjtestøbeformen Når værktøjet er konstrueret skal dette prøvekøres, og det er her vi skal anvende teknikken der er beskrevet i dette kompendium. Denne systematiske indkøring, det vil sige valg og indstilling af alle procesrelaterede parametre, vil vise om de valg der er truffet under emnedesign, materialevalg, værktøjskonstruktion og maskinvalg viser sig at være hensigtsmæssige i forhold til vores mål om, at producere emner med tilstrækkelige egenskaber på den kortest mulige tid. Det er en forudsætning at alle forhold omkring indkøringen dokumenteres og noteres da der kan drages en stor viden ud af denne proces, og om muligt bør kunden og værktøjsmageren inddrages i denne proces så der kan opnås enighed om målet er nået, eller hvilke tiltag der skal til for at det bliver så optimalt som muligt. En funktionstest og opmåling af emnerne vil være naturlig da det kan bidrage til en evt. optimering. Hvis det viser sig at der er forhold der ikke er optimale skal disse naturligvis dokumenteres og rettes, så vi ikke falder tilbage og begynder at kompromittere i forhold til målet, ved at tilrette processen til værktøjet. Hvis cyklustiden er 10 sek. kan der opnås, i ren produktionstid, ca cyklus i døgnet. Er den derimod 9 sek. kan der opnås ca cyklus i døgnet. Det betyder at produktionstiden for emner med et værktøj med 1 kavitet kan nedsættes med ca. 27 timer. Implementering af opnåede kompetencer i virksomheden Et af hovedmålene ved den systematiske indkøring er naturligvis også at implementere teknikken i virksomheden for at undgå de ofte store, økonomiske ulemper, der ved at tilrette processen til værktøjet, altså at gå på kompromis med produktionsudstyret, procesindstillinger og derved at gentage fejl der kan undgås ved en faglig seriøs tilgang til problemstillingen. Mange virksomheder har sat dette i system og kan på bundlinjen se effekten af alle de tiltag der har været for at systematisere hele denne proces. Dette kræver naturligvis indsigt i fagområdet for de implicerede og er også en proces hvor læring, teamwork og udvikling er nøgleord. CRN Side 17 af 47

18 Idealsituationer Ved at opstille idealsituationer klargøres vores sigte, og vi kan da vælge imellem alternative muligheder ud fra deres evne til at bringe os mod idealet, og de forbundne omkostninger hermed. Vi skal huske på at jo nærmere vi kommer idealsituationen jo bedre økonomi er der i produktionen. Lad os starte med at se på plastmaterialet. Plastmaterialet Det er tit erfaret, at en materialeegenskab ved et færdigt emne, ikke har den samme værdi som den, der står i råvareleverandørens specifikationer for det pågældende materiale, der blev dimensioneret ud fra. Dette skyldes i mange tilfælde at sprøjtestøbeprocessen har forringet materialeegenskaberne, f.eks. på grund af spændinger i det støbte emne. Emnet kan have en større styrke i retningen langs molekylkæderne end materialedatablade viser, men til gengæld også en tilsvarende ringere styrke vinkelret herpå. Hvis emnet udsættes for slagpåvirkning, vil det selvfølgeligt revne i retningen med den laveste styrke. Opvarmning af amorfe og delkrystallinske materialer At opvarme et materiale er jo at tilføre materialets molekyler mere energi. Denne energi kan enten tilføres direkte som varmeenergi eller som mekanisk energi, der så omsættes til varmeenergi. Tilbage står at få varmen fordelt jævnt i plastmaterialet, der jo er en dårlig varmeleder. Dette kræver enten megen tid eller omrøring. Ved opvarmningen ændrer vi plastmaterialernes egenskaber og vi møder først glasovergangstemperaturen T g. T g er den temperatur, hvorved en amorf polymer overgår fra en hård og stiv til en gummilignende elastisk tilstand. Overgangen sker normalt i et temperaturinterval på C. T g angiver normalt midten af området. Specifik volume. Ved T g ændres de fleste egenskaber ved et amorft materiale. Herved opstår en veldefineret metode til fastsættelse af værdien baseret på måling af materialets termiske udvidelse, se figuren til højre. Vi må her definere: specifik volumen = rumfang / vægt eller den omvendte værdi af vægtfylde/rumfang. Opvarmes materialet ud over T g, vil stivheden i materialet forsvinde. Det bliver blødere og blødere, og vi når op i forarbejdnings temperatur området. CRN Side 18 af 47

19 Når vi ser på de amorfe materialer i sprøjtestøbeprocessen vil nedenstående eksempel for fordeling af den totale køletid i eftertrykstid og restkøletid være typisk for amorfe materialer. Efterfyldning Rest køletid Total køletid De relative lave eftertrykstider og tryk kommer af materialets lave svindprocent, der typisk ligger mellem 0,3 og 0,8 % afhængig af materialetype og tilsætningsstoffer. Emnekonstruktion, godstykkelse, flydevej, projiceret areal, indløbsforhold og procesbetingelser har også indflydelse på eftertrykkets størrelse og den effektive eftertrykstid. Opvarmning af delkrystallinske materialer Ved et delkrystallinsk materiale vil de amorfe områder på Specifik volume samme måde blive blødere, og vi ser det første fald i materialets stivhed. I modsætning til de amorfe materialer vil de delkrystallinske ved stigende temperatur bevarer en del af deres mekaniske værdier, indtil alle krystallitter er smeltet, denne temperatur benævnes krystallit-smeltepunkt T m. T g T m Temperatur T m er ligeledes let at bestemme ud fra ændring i udvidelse, se figuren til højre. Når vi ser på de delkrystallinske materialer i sprøjtestøbeprocessen, vil nedenstående eksempel, på fordeling af eftertrykstid og restkøletid, være typisk for delkrystallinske materialer. Det ses at eftertrykstiden er længere og typisk også med højere eftertryk ved krystallinske materialer end ved amorfe. Specielt ved delkrystallinske materialer til tekniske emner der skal have høj kvalitet og god dimensionsstabilitet. Dette for at opnå en høj krystallisationsgrad i materialet og dermed også gode mekaniske, termiske og kemiske egenskaber i emnet, især hvis det foregår ved den rigtige formtemperatur der for de krystallinske materialer ligger ca. midt imellem glasovergangstemperaturen og krystallit smeltepunkt. De relative høje eftertrykstider og tryk kommer af materialets høje svindprocent, der typisk ligger mellem 1 og 4 % afhængig af materialetype, tilsætningsstoffer og procesbetingelser. CRN Side 19 af 47

20 Ved de delkrystallinske materialer er det derfor også vigtigt at se på indløbsforholdene, der bør være så store at emnet kan efterfyldes i den nødvendige tid for at minimere svindet. Efterfyldning Rest køletid Total køletid Når vi med amorfe og delkrystallinske materialer passerer hhv. T g og T m bevæger vi os ind i forarbejdningstemperaturområdet, hvor materialerne kan flyde. Jo højere temperatur, jo mere letflydende bliver materialet. Den højeste temperatur vi møder, er materialets nedbrydningstemperatur, som ofte er tidsafhængig forstået således, at en meget kort opvarmning kan der tillades en højere temperatur, end når temperaturen opretholdes over en længere periode. Vi skal tilstræbe kun at tilføre så meget energi så vi svækker de sekundære bindinger så meget at vi kan forarbejde materialet uden at termisk belaste materialet så meget at vi nedbryder de primære bindinger så materialet nedbrydes. Vi kan herudfra opstille følgende ideal: Processen må ikke forringe plastmaterialets grundegenskaber. Dette er naturligvis umuligt at opnå, da enhver, termisk belastning, opvarmning, plastificering, modtrykkets indvirkning og indsprøjtning, vil forringe materialernes egenskaber, men vi må tilstræbe at plastificere materialet så skånsomt som det pågældende materiale nu engang tillader uden væsentlig forringelse af egenskaberne.. CRN Side 20 af 47

21 Formfyldningen Da man under sprøjtestøbeprocessen altid fylder varmt materiale i en form, der er kold i forhold hertil, vil vi have en materiale-strømning, der under fyldning af formen vil afkøles, hvor den berører formvægtene. Afkølingen indefryser f.eks. en ende af et langt molekyle, og strømningen orienterer da molekylekæden i flyde-retningen, og påtvinger det måske også en strækning, der indefryses. Indefrosne spændinger kan betragtes som en forspænding af materialet, der hermed kun bliver i stand til at modstå en mindre ydre påvirkning. Ved langsom genopvarmning af et sådant emne vil det kunne iagttages, at det trækker sig sammen, svarende til det molekylerne blev strakt, og mest i strømnings-retningen. Denne orientering, og de indefrosne spændinger, er i langt de fleste tilfælde uønsket og skyldes altså den samtidige formfyldning og afkøling. En løsning var da at have en værktøjstemperatur, der var lige så høj som smeltens temperatur, men afkølingen og den efterfølgende opvarmning ville tage alt for lang tid og for meget energi. Vi må da opstille næste ideal således: Formfyldningen skal ske på ingen tid Dette er selvfølgelig ikke opnåeligt, af flere årsager, emnets udformning, indløbets udformning, samt svage kerner, alle disse faktorer skal overvejes inden man sprøjter ind i formen med maskinens maksimale indsprøjtningstryk og hastighed, men det må heraf fremgå, at vi opnår så høj indsprøjtningshastighed som form og materiale tillader. Hermed minimeres tiden for den samtidige formfyldning og afkøling og ligeledes mængden af indre spændinger. Hvor materialets flydefronter mødes bag en kærne, dannes sammenflydningssømme. De er uønskede fordi de er svagere og skæmmer overfladen. Jo langsommere materialet fyldes i formen, jo koldere vil de mødende flydefronter være, med heraf følgende dårligere sammensmeltning. Ved at vælge maksimal indsprøjtningshastighed opnås endvidere det største flydevejgodstykkelsesforhold og dermed det lavest mulige lukkekraftbehov. Et plastmateriale kan dog også udsættes for så store forskydningshastigheder at molekylekæder rives over. Undgåelse heraf må principielt ske ved dimensioneringen af værktøjet, hovedsageligt indløbet. CRN Side 21 af 47

22 Efterfyldningen Da plastmaterialerne har en meget stor varmeudvidelseskoefficient, vil de ved en afkøling trække sig tilsvarende meget sammen. Tænker vi os nu en formfyldning afbrudt i det øjeblik, hvor hulrummet er helt fyldt med smelte, vil emnet efter en afkøling til stuetemperatur fylde mindre end, hvad der svarer til hulrummet i værktøjet. Til forklaring heraf bruger vi to begreber; sugninger og svind. Så længe temperaturen er over det pågældende plastmateriales forseglingstemperatur, kan en vis omgruppering af molekylerne finde sted, og lokale indfaldne steder, sugninger, kan dannes ved afkølingen. Under forseglingstemperaturen vil et fortsat temperaturfald bevirke en mere ensartet sammentrækning af emnet og dette betegnes svind. For at undgå sugninger må vi kompensere for materialesammentrækningen. Dette kan ideelt ske ved at komprimere materialet så meget under fyldningen, at den efterfølgende sammentrækning netop ophæver det skabte overtryk. Herved undgås strømning samtidig med afkøling. En sådan fremgangsmåde ville nødvendiggøre et meget stort tryk i formhulrummet og et heraf følgende meget stort lukkekraftbehov. Vi vælger derfor at kompensere for sugninger ved at efterfylde materiale, hvilket kun kræver et lavt tryk. Hvis vi endvidere vælger omkoblingstidspunktet imellem sprøjtetryk og eftertryk umiddelbart før hulrummet fyldes fuldstændig, vil vort lukkekraftbehov være det mindst mulige. Smeltens kvalitet Måler vi temperaturen forskellige steder i et skudvolumen plastsmelte, viser det sig, at der heri kan der være forskelle på C, og at en udligning heraf går meget langsomt. Uens temperaturer af materialet forskellige steder i et emne vil medføre, at emnets dele trækker sig ulige meget sammen under afkølingen, og at eftertrykket ikke er lige virksomt i hele emnet. Resultatet her kan blive, at emnet kaster sig. Idealet er en temperaturhomogen smelte Benyttelse af et modtryk, som snekken skal overvinde for at vandre bag ud, udligner temperaturforskelle. Hvis man anvender en større del af snekkens vandring f.eks. 3D eller mere kan man med fordel anvende profileret modtryk og snekkeomdrejninger. Værktøjstemperaturen Såfremt kølingen ikke er lige effektiv over hele hulrumsoverfladen, vil de heraf følgende temperaturforskelle nødvendiggøre en forøget køletid og medvirke til kast og vridninger. Idealet må her være: Ens temperatur over hele formhulrumsoverfladen CRN Side 22 af 47

23 Cyklustid og emneegenskaber Af økonomiske grunde er idealet kortest mulig cyklustid. Medvirkende til opnåelse heraf er, lavest mulige smeltetemperatur, lavest mulige overfladetemperatur. Den indsprøjtede smelte vil få overfladetemperaturen til at stige, men en effektiv køling vil bringe den ned igen. Hvis temperaturen ikke når helt derned, hvorfra den startede, inden næste skud, vil "savtak-kurven" langsomt hæves. Det kan ses på den første del af kurven. Jo mindre effektiv kølingen er, desto mere vil den gennemsnitlige overfladetemperatur stige. Dette medfører flere skud inden en balancetilstand opnås og hermed flere emner der, også efter en pause, er afvigende. Det medfører ligeledes en langsommere emneafkøling og derfor en længere køletid. Kortest mulige deltider opnås ved, kortest mulige vandringer af f.eks. den bevægelige værktøjspart, udstødersystemet og sprøjteaggregatet. Størst mulige hastigheder af bevægelige dele. Højest mulig afformningstemperatur på emnet eller materialet. I mange tilfælde, er der en konflikt mellem den kortest mulige cyklustid og ikke forringede materialeegenskaber, men i så fald tages der ikke altid hensyn til økonomien. Idealet er her; Tilstrækkelige emneegenskaber på kortest mulig cyklustid Efter endt indkøring bør det kontrolleres, om emnet har de tilstrækkelige egenskaber, hvilket sædvanligvis kun indirekte finder sted sammen med funktionsafprøvningen. Forannævnte idealsituationer har dannet udgangspunkt for anbefalingerne om valg af værdier for forskellige procesparametre. CRN Side 23 af 47

24 Praktiske forudsætninger Plastmaterialet. Materialet foreligger og er fortørret efter leverandørens forskrifter, hvis det er nødvendigt. Materialet er evt. tørindfarvet eller den procentmæssige tilsætning af masterbatch kendes. Såfremt kværnet materiale tilsættes det nye granulat, anbefales det at gøre det så jævnt som mulig eller efter leverandørens anvisninger. Materialeleverandørens anbefalede smeltetemperaturer og værktøjstemperaturer kendes, samt oplysninger om en anvendelig afformningstemperatur kendes. Værktøjet Værktøjet er funktionsdygtigt, efterset og smurt. Kølekanalerne er renset for rust og snavs, og til tider spåner. Når der er flere kølekredse i en værktøjspart, anbefales det at koble dem i serie. Hvis kølekredsene er koblet i parallel, er det meget vanskeligt at observere, hvis en kreds er stoppet. Selv et reduceret gennemløb i en kreds kan medføre ujævn formoverfladetemperatur af betydning. Hvis værktøjstemperaturen skal være C eller derover, vil isolerings-plader imellem værktøjet og opspændingsplanerne bevirke en meget hurtigere stabilisering af processen. Dimensionerne på indløbsbøsningens hul og evt. rundingsradius kendes. Emnets og evt. fordelekanalers projicerede areal på skillefladen er kendt, for udregning af det teoretiske maksimalt anvendelige eftertryk og lukkekraftbehov. Formhulrummets volumen i cm 3 kendes. Justeringer for at opnå rigtig udstødervandring er foretaget. Værktøjet er spændt korrekt op i maskinen. CRN Side 24 af 47

25 Maskinen Der er valgt en maskine, som kan tilfredsstille de krav, som værktøjet stiller til maskinens kapacitet med hensyn til, skudvolumen, lukkekraft, indsprøjtningsydelse og plastificeringskapacitet. Der er valgt dysetype (åben dyse, skydelukkedysse, nålelukkedyse, hydraulisk lukkedyse). Der er valgt dysedimension. Af hensyn til friktionstab vælges den størst mulige boring, dog således at den ved kegleindløb, (stangindløb) er 0,5 mm mindre end boringen i indløbs-bøsningen for at undgå modslip. Dyseanlægstrykket er indstillet så lavt, som det er nødvendigt for at tætne imellem dyse og indløbsbøsning. Ved forkammerindløb skal dyseanlægskraften overstige den kraft, som fås ved at gange det maksimale sprøjtetryk med arealet af forkammerets største boring. Cylinderen er helt renset. Der er indstillet en lukkekraft, som modsvarer emnets og evt. fordelerkanalens projicerede areal på skillefladen ganget med det forventede maksimale tryk i formhulrummet. Der er indstillet rimelige hastigheder og strækninger for formåbning og formlukning, evt. hydraulisk udstøder og sprøjteaggregat. Herudover er traverskøling, oliekøling og indstilling af formsikring, samt mellemstop på lukkebevægelsen, kærnetræk og luftafblæsning og andre mere specielle forhold, i orden. CRN Side 25 af 47

26 Systematisk indkøring Systematisk indkøring er at vælge værdier for, og at indstille alle procesparametre efter følgende fremgangsmåde. 1. Lavest anbefalede smeltetemperatur indstilles. 2. Den beregnede lukkekraft indstilles. 3. Lavest anbefalede værktøjstemperatur indstilles. 4. Omkobling til et vejafhængigt eftertryk indstilles. 5. Snekkeomdrejninger vælges ud fra materialet. 6. Modtryk indstilles. Amorfe bar specifik. Delkrystallinske bar specifik. 7. Sprøjtetryk og hastighed indstilles til det maksimale for materialet om muligt. 8. Doseringsforsinkelse indstilles så indløb er forseglet. 9. Eftertryk og eftertrykstid indstilles til 0 bar specifik og 0 sekunder. 10. Køletiden indstilles rigeligt. 11. Pausetiden indstilles til ca. 2-4 sekunder. 12. Der foretages fyldeforløb med et mål på % fyldningsgrad. 13. Der kobles om til automatisk kørsel når dette er muligt. 14. Der sættes nu rigeligt med eftertrykstid på, køletiden nedsættes tilsvarende og doseringsforsinkelsen reguleres. 15. Eftertrykket hæves til emner er fri for sugninger og finner. 16. Eftertrykstiden justeres ned til hvor emnevægten lige akkurat begynder at falde og restkøletiden øges tilsvarende. 17. Bevægelsesveje minimeres og hastigheder maksimeres med hensyn til udstyret. 18. Restkøletid minimeres. 19. Kontrol af restpuden, omkoblingspunkt, emnevægtstabilitet, smeltetemperatur og værktøjstemperatur. 20. Alle driftsdata noteres og dokumenteres; indstillede værdier, opnåede værdier, et parti emner, en fyldeskudserie, en eftertryksserie, en restkøletidsserie og noter over fejl og mangler, samt begrænsende faktorer. CRN Side 26 af 47

27 Forklaring til den systematiske indkøring 1. Lavest anbefalede smeltetemperatur indstilles. Normalt anbefaler materialeleverandøren et forarbejdningsområde. Når det her anbefales at vælge den laveste indstilling, skyldes det hensynet til kortest mulig afkølingstid. Ved støbning af emner i POM, PBT og PA, der skal overholde snævre tolerancekrav, tilrådes det dog at benytte en ganske bestemt anbefalet temperatur. Temperaturprofilen langs cylinderen indstilles således, at alle varmezoner, undtagen den nærmest ved tragten, indstilles på den valgte værdi. For zonen ved tragten vælges en temperatur, 50 C lavere end de øvrige varmezoner, hvilket giver en mere effektiv granulattransport under plastificeringen. Smelten opnår en temperatur, der er et resultat af indstillet cylindertemperatur, modtryk og snekkeomdrejningstal. Smeltetemperaturen må derfor måles når processen er i balance afhængig af maskinstørrelse. 2. Den beregnede lukkekraft indstilles. Ud fra det projicerede areal, flydevejen og godstykkelse beregnes nødvendigt lukkekraftbehov. 3. Lavest anbefalede værktøjstemperatur indstilles. Materialeleverandøren anbefaler et værktøjskølemedietemperaturområde. Også her vælges laveste værdi af hensyn til køletiden. Ønskes værktøjs-temperaturer fra 40 C og nedad må kølemedietemperaturen imidlertid indstilles til en lavere værdi. Den gennemsnitlige formhulrumsoverfladetemperatur vil under produktion ligge noget højere end kølemedietemperaturen. Selv i værktøjer med et effektivt kølekanalsystem kan forskellen være 10 C eller mere. Jo lavere værktøjstemperatur, desto større forskel. Kølemedietemperaturen indstilles da C lavere end ønsket værktøjstemperatur 4. Omkobling til et vejafhængigt eftertryk indstilles. Omkoblingspositionen fra sprøjtetryk til eftertryk bestemmer materialepudens størrelse. Det er pudens opgave, at indeholde mindst det materiale, der er nødvendigt for efterfyldningen af emnet. Størrelsen afhænger naturligvis af skudvolumen og den mængde der skal efterfyldes. 5. Snekkeomdrejninger vælges ud fra materialet. Her vælges den, for materialet, højest mulige periferihastighed for derved at opnå den kortest mulige plastificeringstid. Denne parameter afstemmes evt. med en plastificeringsforsinkelse så maskinen er færdig med at plastificer ca. 0,5 sek. før maskinen åbner værktøjet. CRN Side 27 af 47

28 6. Modtryk indstilles: Amorfe bar specifik. Delkrystallinske bar specifik. Stigende værdier af modtryk vil give et stigende friktionsbidrag til smeltetemperaturen, og det vil også medføre stigende plastificeringstid. For lavt modtryk eller slet intet, kan give for store variationer i emnevægten, idet usmeltede granulatkorn kan forsinke spærreringens tætning. Hvis en større del af sprøjtestøbemaskinens skudvolumen udnyttes, er anvendelsen af profileret modtryk og snekkeomdrejninger at anbefale, da snekken ved over 50 % forbrug er kørt så langt bagud i cylinderen at kompressionszonen er tæt på fødezonen så ikke alt materialet får samme tilbud af friktionsvarme med en uhomogen smelte som resultat. Hvis det udnyttede skudvolumen derimod er lille vil plastmaterialet opholde sig længe i cylinderen og hermed er der, måske, for lang tid til varmeledningen og termisk nedbrydning er en realitet. Dette er årsagen til at doseringen optimalt skal ligge mellem 1-3 D. 7. Sprøjtetryk og hastighed indstilles til det maksimale for materialet om muligt. Formålet med det maksimalt indstillede sprøjtetryk er, at udnytte maskinens indsprøjtningshastighed fuldt ud, således at trykindstillingsventilen ikke begrænser hastigheden da der efter denne systematik omkobles til eftertryk, inden formen er helt fuld, vil der ikke opstå skader på værktøjet, under forudsætning af at der er foretaget en vurdering af om det er tilrådeligt. Med størst mulig indsprøjtningshastighed fås: - mindre fyldemodstand - mindre kerneudbøjning - større flydevej godstykkelsesforhold - lavere lukkekraft - mindre orienteringsspændinger i emnerne - bedre styrke i sammenflydningssømme Da mange værktøjer ikke er forsynede med en tilstrækkelig luftafgang, konstateres det ofte, at en indespærret luftmængde komprimeres, hvilket medfører brændte steder samt ufuldstøbte emner. Denne fejl skyldes ikke den maksimale indsprøjtningshastighed, men derimod den manglende udluftning. Endvidere kan en for snæver passage for smelten medføre et for stort tryktab og opvarmning med heraf følgende termisk nedbrydning af smelten og synlige overfladefejl. Især er hård PVC, PA, PC og POM er følsom herfor. CRN Side 28 af 47

29 8. Doseringsforsinkelse indstilles så indløb er forseglet. Doseringsforsinkelsen har til formål at sikre at indløbspunktet er forseglet så der ikke ekstruderes materiale ind i formen under plastificeringen, da dette vil give et forkert billede af fyldeforløbet, denne kan reguleres når der sættes eftertryk og tid på. 9. Eftertryk og eftertrykstid indstilles til 0 bar specifik og 0 sekunder. Under fyldeskudserien er vi interesseret i fyldningsgraden og derfor vil vi ikke efterfylde molekylekæder i emnet endnu. 10. Køletiden indstilles rigeligt. Køletiden skal udelukkende bringe materialets temperatur ned på afformningstemperaturen. 11. Pausetiden indstilles til ca. 2-4 sekunder. Formålet med pausetiden er naturligvis at se om der kan afformes, ligeså snart at der kan afformes stilles maskinen i automatik og pausetiden minimeres. 12. Der foretages fyldeforløb med et mål på % fyldningsgrad. Der indsprøjtes det volumen plastmateriale i værktøjet, som svarer til snekkens vandring fra doseringspositionen og frem til omkoblingspositionen minus spærreringens vandring som ca. er 3-5 mm. Der startes med kun ca. l0-20 % formfyldning, hvorefter den øges i 5-10 trin op til ca. 95 % formfyldning. Et emne repræsenterende hvert trin tages fra og danner en fyldeskudsserie. Da eftertrykket tidligere er indstillet til 0 bar, medfører dette, at formfyldningen standser når snekken når omkoblingspositionen. Her kan det være nyttigt at lave en korttidsstabillitetsmåling. CRN Side 29 af 47

30 En række fyldeskud, der fremtræder som "fastfrosne" situationer af et formfyldningsforløb, er værdifulde, og giver blandt andet information om eventuelle skævheder i formhulrummet, luftindeslutninger og dannelsen af sammenflydningssømme. Ved flerkavitetsværktøjer, eller ved flere indløb til et emne, giver fyldeskuddene oplysninger om, hvor ensartet fyldningen foregår 13. Der kobles om til automatisk kørsel når dette er muligt. Der skal så hurtig som muligt køres fuldautomatisk for at opnå processtabilitet i forhold til fyldning og køling i processen 14. Der sættes nu rigeligt med eftertrykstid på, køletiden nedsættes tilsvarende og doseringsforsinkelsen reguleres. Den totale køletid splittes nu til eftertrykstid og restkøletid. Optimalt skal restkøletiden lige være så lang at maskinen kan nå at plastificere og kompressionsaflaste. Resten af tiden lægges ind som restkøletid, til senere bestemmelse af forseglingstiden. Doseringsforsinkelsen reguleres så maskinen er færdig med at dosere ca. 0,5 sek. Inden maskinen åbner værktøjet. 15. Eftertrykket hæves til emner er fri for sugninger og finner. Der er to måder at fastlægge eftertrykket på. Den hurtige, hvor eftertrykket hæves indtil emnerne er fri for sugninger og inden der opbygges spændinger. Den præcise hvor man vejer emnet og stopper der hvor det ikke tager væsentligt på i vægt. 16. Eftertrykstiden justeres ned til hvor emnevægten lige akkurat begynder at falde og restkøletiden øges tilsvarende. Igen er der to måder at fastlægge eftertrykket på. Den hurtige, hvor eftertrykstiden justeres ned til en optisk vurdering. Den præcise, hvor eftertrykstiden justeres ned indtil emnevægten lige akkurat begynder at falde, herefter går man et trin op igen, anvendeligt intervaller af 0,5 1 sek. 17. Bevægelsesveje minimeres og hastigheder maksimeres med hensyn til udstyret. Med målet i kortest mulige deltider finjusteres åbne-, lukke- og udstøderveje ned, og hastighederne maksimeres, selvfølgelig med hensyn til maskine og værktøj. 18. Restkøletid minimeres. Restkøletiden minimeres i intervaller af 0,5 1 sek. så emnetemperaturen ligger så tæt som muligt på materialets afformningstemperatur som muligt. Husk at processen har en forsinket reaktionstid. CRN Side 30 af 47

31 19. Kontrol af indkøringen På grund af udpræget parametersamspil i sprøjtestøbeprocessen vil en tidligere indstillet og opnået parameterværdi kunne ændre sig, når andre indstillinger foretages. F.eks. vil den gennemsnitlige værktøjstemperatur stige i takt med nedsat cyklustid. Jo mindre, desto mere effektiv køling i værktøjet. Efter opnåelse af processtabilitet er det derfor Nødvendigt at kontrollere en del tidligere indstillinger, som 1. Restpuden 2. Omkoblingspunktet 3. Emnevægtstabiliteten 4. Værktøjstemperaturer 5. Smeltetemperaturen Restpuden Restpuden er den materialemængde, der er tilbage foran snekken når denne er i sin forreste position, En restpude på et par mm er sædvanligvis tilstrækkelig. Såfremt snekken går i bund, er den sidste del af eftertrykstiden ikke effektiv. Går snekken i bund hver gang, kan årsagen være for lille valgt materialepude. Går snekken kun i bund engang imellem kan dette skyldes manglende tætning ved spærreringen. En årsag hertil kan være at usmeltede granulatkorn kommer i klemme ved den koniske tætning imellem ring og snekke, i så fald kan et forøget modtryk afhjælpe utætheden. Hvis modtrykket øges vil smeltetemperaturen og skudvolumenet forøges. Derfor må omkoblingspunktet kontrolleres. En højere smeltetemperatur vil i princippet også nødvendiggøre en længere eftertrykstid og restkøletid. Omkoblingspunktet Omkoblingspunktet er let og hurtigt af kontrollere. Eftertrykket og eftertrykstiden stilles på 0 bar og 0 sekunder og den fjernede eftertrykstid indsættes som restkøletid og doseringsforsinkelsestid. Fyldningsgraden på emnerne iagttages og skulle gerne ligge omkring de %. Hvis ikke, reguleres der. CRN Side 31 af 47

32 Emnevægtstabilitet Ved korttidsstabiliteten kan vi fastlægge processens stabilitet under et kortere tidsrum. Korttidsstabiliteten fortæller om processen er stabil samt maskinens evne til at reproducere sine egne bevægelser. Hvis 3 x standardafvigelsen (s) i % af middelværdien (korttidsstabiliteten) 0,2 er der tale om præcisionssprøjtestøbning. Det fortæller os at 99,8 % af emnerne ligger indenfor middelværdien 3s. I nedenstående eksempel anvendes vægten til at fastlægge korttidsstabiliteten, men det kunne ligeså godt være et emnemål eller noget andet målbart. Mange maskinstyringer integrerer efterhånden denne facilitet da det egentlig bare er et program og her måles der ofte på restpuden, indsprøjtningstiden eller sprøjtetrykket. Korttidsstabilitet ved omkobling Korttidsstabilitet ved produktion U/profilering M/profilering U/profilering M/profilering Emne nr.: vægt i g vægt i g vægt i g vægt i g 1 112,62 112,57 113,51 113, ,58 112,58 113,58 113, ,42 112,54 113,59 113, ,56 112,58 113,72 113, ,32 112,62 113,62 113, ,21 112,52 113,52 113, ,39 112,48 113,32 113, ,47 112,56 113,61 113, ,51 112,62 113,62 113, ,36 112,54 113,4 113,52 Middelværdi (X ) 112, , , ,547 Standardafvigelse (s) 0,129 0,043 0,117 0,028 3 x s i % af X 0,343 0,115 0,308 0,074 3 x s i af % af X = 100 / 113,547 x (3x0,028) = 0,074 % Korttidsstabiliteten udregnes i % af middelværdien, og er denne 0,2 % betyder det, at 99,8 % af prøverne ligger indenfor middelværdien ± 3 x standardafvigelsen. I ovenstående eksempel betyder det at 99,926 % af emnerne vejer 113,547 g ± 0,084 g hvilket er meget fint, og kan denne korttidsstabilitet holdes under produktion er det en meget fint indkørt maskine. Værdier mindre end 0,1 % kan opnås med almindelige sprøjtestøbemaskiner, men også 0,5 % er en udmærket stabilitet. Er korttidsstabiliteten for ringe må især doseringsnøjagtigheden og tilbageløbsspærreringens tætning kontrolleres. CRN Side 32 af 47

33 Værktøjs og kølemedietemperaturer Temperaturen af værktøjsoverfladen måles med overfladeføleren i såvel fast som bevægelig Værktøjspart. Der kan måles mange steder, men der gøres i hvert fald notat af temperaturerne på de steder i værktøjet, der svarer til stedet på emnet, hvor afformningstemperaturen måltes. Ved gennemførelsen af målingerne, må der handles hurtigt. Så snart emnet er afformet, må føleren øjeblikkeligt sættes på målestedet. Følerens temperatur vil hurtigt vokse op til værktøjsafkølingskurven, for så herefter at følge denne nedad. Den maksimale temperatur tages for den gennemsnitlige hulrumsoverfladetemperatur. Før en ny måling gøres, må der igen være opnået temperaturbalance. Er den målte temperatur repræsentativ for hele hulrumsoverfladetemperaturen og større end den ønskede værktøjstemperatur, kan den tilsvarende kølemedietemperatur nedsættes. Værktøjstemperaturen har stor betydning for køletiden. Nedsættes værktøjstemperaturen markant, påvirker det endvidere omkoblingspunktet for emner med store flydevej/godstykkelsesforhold. Som en kontrol af en tilstrækkelig gennemstrømning måles kølemedietemperatur på ind og udgang i hver af kredsene. Dette kan lettest, og tilstrækkelig nøjagtigt, gøres med overfladeføleren på ind og udgangsstudsene. Jo lavere temperaturforskel jo større gennemstrømning. En forskel på op til nogle C er acceptabel. Hvis forskellen er stor, har vi en uensartet formhulrumsoverfladetemperatur med heraf følgende tendens til emnekast og vridninger. Smeltetemperatur Hvis der konstateres temperaturer meget over de indstillede, må den reguleres. Regulatorerne og især følerne herfor mistænkes og kontrolleres. En hyppig årsag er en for dårlig termisk forbindelse imellem termoføleren og det stålmassiv som varmebåndet omslutter. Modtrykket kan også være for højt. Er temperaturen for lav må man starte forfra med en højere temperatur som udgangspunkt, herefter vil det være nødvendigt at efterjustere de parametre der har afgørende indflydelse på processen såsom, omkoblingspunkt, doseringsvej, sprøjtehastighed, hvorimod indstillinger på maskindeltider ikke er nødvendige at regulere f.eks. aggregatvandring åbne og lukkehastigheder, udstøderhastighed osv. Dokumentationsfasen Når indkøringsfasen er ovre skal de fremkomne procesparametre vurderes og der skal tages stilling til det videre forløb. Skal værktøjet rettes til? Er materialet optimalt? Hvilke ting skal rettes inden den forestående 0-serie? Er værktøjet egnet til produktion? Vedligeholdsforhold? Alle disse forhold bør i samspil vurderes af kunden, værktøjsmageren og indkøreren og det videre forløb planlægges. CRN Side 33 af 47

34 Formelsamling med eksempler Amorfe materialedata Materialetype ABS SAN SB PS PC Handelsnavn Kumho Kostil Edistir Edistir Lexan Typenummer 780 B366 SR550 N R Generelle egenskaber Prøvning ved Enhed Metode Densitet Kg/m 3 ISO Fugtoptagelse 24 t 23 C % ISO 62 <1 0,2 0,1 0,1 0,15 Svind % 0,4-0,7 0,4-0,6 0,4-0,7 0,3-0,6 0,5-0,7 Smelteindeks 200 C / 5 kg Cm 3 /10 min. ISO1133 6, Smelteindeks 220 C / 10 kg Cm 3 /10 min. ISO Smelteindeks 300 C / 1,2 kg Cm 3 /10 min. ISO Mekaniske egenskaber Charpy impact strength +23 C kj/m² ISO 179/1eU NB 10 NB Charpy notched impact strength +23 C kj/m² ISO 179/1eA Tensile Modulus Mpa. ISO 527-1/ Termiske egenskaber Anvendelsestemperatur kort tid C Anvendelsestemperatur lang tid 1,80MPa C ISO 75-1/ Temperaturledningsevne Alfa (α) mm 2 /s 0,082 0,085 0,082 0,08 0,11 Procesdata Vicat Softening Temperature - T a. VST/B/50 C C ISO Anbefalet massetemp. - T m C Flydetalsfaktor - f f. 1,4 1,5 1,4 1 2 Formtemp. - T v C , Forseglingstemp. - T f C Maks. periferihastighed m/s 0,3 0,6 0,9 0,9 0,3 Maks. snekkeomdrejninger D = snekkedia. Omd./min. 5730/D 11459/D 17189/D 17189/D 5730/D Tørretemperatur C / timer 80/2-4 80/ /4 Øvrige egenskaber ABS SAN SB PS PC Brandtekniske forhold S = 1,6 mm UL94 HB HB HB HB HB Transparent Acetone UB UB UB UB UB Benzin UB BB UB UB BB Eddikesyre 10 % opl. B B B B UB Eddikesyre 80 % opl. BB BB BB BB UB Citronsyre/frugtsaft 10 % opl. B B B B B Mineralsk olie B B B B B Fødevaregodkendelse FDA FDA B B B B B Dieselolie B B BB BB B Sæbeopløsning 1 % opl. B B B B B Svovlsyre 10 % opl. B BB UB UB B Spiseolie B B B B B Saltsyre 10 % opl. B B BB BB B Klorvand BB BB BB BB BB Varmt vand B B B B BB Pris Priser ved palleposter Sep-2010 DKK/Kg kr. 16 kr. 18 kr. 13 kr. 12 kr. 28 N = No Break (intet brud) B = Bestandig BB = Betinget bestandig UB = Ubestandig CRN Side 34 af 47

35 Delkrystallinske materialer Materialetype POM PP PE-HD PA 6 Handelsnavn Kocetal Borealis Borealis Akulon Typenummer K 300 BH345MO MG9601 F223D Generelle egenskaber Prøvning ved Enhed Metode Densitet Kg/m 3 ISO Fugtoptagelse 24 t 23 C % ISO 62 0,2 0,01 0,02 2,8 Svind % 1,8-2,1 1, ,8-1,1 Smelteindeks 190 C / 2,16 kg Cm 3 /10 min. ISO ,5 32,3 Smelteindeks 230 C / 2,16kg Cm 3 /10 min. ISO ,7 Viskositet 330 C / 2,16kg Cm 3 /10 min. ISO 307 Mekaniske egenskaber Charpy impact strength +23 C kj/m² ISO 179/1eU N 110 N N Charpy notched impact strength +23 C kj/m² ISO 179/1eA 7 6,5 3 N Tensile Modulus Mpa ISO 527-1/ Termiske egenskaber Anvendelsestemperatur kort tid C Anvendelsestemperatur lang tid 1,80MPa C ISO 75-1/ Temperaturledningsevne Alfa (α) mm 2 /s 0,047 0,067 0,09 0,083 Procesdata Vicat softening temperature - T a. (50 C/h 50N)- C ISO Anbefalet massetemp. - T m C Flydetalsfaktor - f f. 1, ,2 Formtemp. - T v C , Forseglingstemp. - T f C Maks. Periferihastighed M/s 0,3 0,9 0,9 0,8 Maks. snekkeomdrejninger D=snekkedia. O/min 5730/D 17189/D 17189/D 15280/D Tørretemperatur C / timer 85/ /5-10 Øvrige egenskaber POM PP PE-HD PA 6 Brandtekniske forhold S = 1,6 mm UL94 HB HB HB V-2 Transparent Acetone B B B BB Benzin B BB B B Eddikesyre 10 % opl. B B B UB Eddikesyre 80 % opl. UB B B UB Citronsyre/frugtsaft 10 % opl. B B B B Mineralsk olie B B B B Fødevaregodkendelse FDA FDA B B B UB Dieselolie B B B B Sæbeopløsning 1 % opl. B B B B Svovlsyre 10 % opl. BB B B UB Spiseolie B B BB B Saltsyre 10 % opl. UB B B UB Klorvand UB BB BB UB Varmt vand B B B BB Pris Priser ved palleposter Sep-2010 DKK/Kg kr. 16 kr. 12 kr. 13 kr. 19 N = No Break (intet brud) B = Bestandig BB = Betinget bestandig UB = Ubestandig CRN Side 35 af 47

36 Generelle plastdata Densitet Svind længderetning Anbefalet massetemperatur værktøjstemperatur Forseglingstemperatur Varmeledningsevne a eff. Formbestandighed i varme ISO R 75-1/-2 Materialepris v 1000 kg Fortørringstemperatur/tid T m T v T f T a. Amorfe kg/m3 % C C C mm2/s C dkk/kg C/t ABS Acrylnitril-butadien-styren ,7-0, , /2-4 CA Celluloseacetat ,4-0, , /2 PA 11 Polyamid 11 ( Amorf ) ,0-2, , /4 PA 12 Polyamid 12 ( Amorf ) , , /4 PAI Polyamidimid ,5-0, , /3 PC Polycarbonat ,7-0, , /2-4 PC GF10 Polycarbonat 10 % glasfibre ,2-0, , /2-4 PC/ABS PC/ABS blend ,4-0, , /2-4 PMMA polymethylmethacrylat ,2-0, , /2-3 PPO Ployphenylenoxid ,5-0, , /2-3 PS Polystyren ,4-0, , PSU Polysulfon ,5-0, , /4 PVC Blød Polyvinylchlorid (Blød) PVC H Polyvinylchlorid (hård) ,1-0, , SAN Styren-acrylnitril ,5-0, , /1-2 SB Styren-butadien ,3-0, , PEI Polyetherimid ,3-0, , /6 PC/PBT PC/PBT bend , , /4 PES Polyethersulfon ,3-0, /4 Krystallinske EVA Ethylen-vinylacetat , , PA 6 Polyamid , , /4 PA 6 GF30 Polyamid 6 30% glasfibre ,25-0, , /4 PA 6.6 Polyamid , /4 PA 6.6 GF30 Polyamid % glasfibre ,25-0, , /4 PBT Polybuthylenterephthalat , , /4 PBT GF30 Polybuthylenterephthalat 30 % glasfibre ,4-0, , /4 PE-HD Polyethylen høj densitet 960 1,3-2, , PE-LD Polyethylen lav densitet 920 1,3-2, , PET Polyethylenterephthalat ,2-0, , /4 POM C Polyoxymethylen copolymer ,3-3, , POM H Polyoxymethylen homopolymer ,3-3, , PPH Polypropylen homopolymer 905 0,6-2, , PPC Polypropylen copolymer 905 0,6-2, , PPS 40GF Polyphenylenoxid 40% glasfibre ,2-0, , /4 PAA GF30 Polyarylamid 30% glasfibre ,1-0, , /4 Værdierne er vejledende ud fra forskellige leverandørers materialedatablade på standardtyper! Priserne er baseret på 1000 kg leveret marts CRN Side 36 af 47

37 Lukkekraft på en fuldhydraulisk maskine Lukkekraftindstilling på en fuldhydraulisk maskine P hyd. maks. / maksimal lukkekraft x behov = hydraulisk bar (indstilles) P hyd. maks. Maksimal lukkekraft Behov = Maskinens maksimale systemtryk i bar. = Maskinens maksimale lukkekraft i KN. = Den lukkekraft man ønsker at indstille i KN. Eksempel på udregning En 350 kn fuldhydraulisk maskine skal køre et emne der kræver 275 kn i lukkekraft. Maskinen har et maksimalt systemtryk på 140 bar Når maskinen lukker skal manometeret vise et hydraulisk tryk på 140 bar / 350 kn x 275 kn = 110 bar Nu justeres maskinens lukketryk op eller ned indtil manometeret viser 110 bar når maskinen laver lukketryk. På de fleste fuldhydrauliske maskiner findes et lukkekraftdiagram der viser sammenhæng mellem maskinens hydrauliske tryk og lukkekraften ligesom nedenstående eksempel for en 1250 kn maskine med et maksimalt systemtryk på 140 bar. Lukkekraftdiagram 1200 Lukkekraft i KN Hydraulisk tryk CRN Side 37 af 47

38 Sprøjtetryk og omsætningsfaktor Sammenhængene mellem det hydrauliske tryk der er i sprøjtecylinderen, og det specifikke tryk der opstår foran spærreringen i cylinderen, forklares med omsætningsfaktoren (OF). Omsætningsfaktoren er et udtryk for størrelsesforholdet mellem, tværsnitsarealet på indsprøjtningscylinderen, og snekkens tværsnitsareal. 2 Areal = 120 cm Areal = 10cm 2 OF i dette tilfælde er: 120 cm 2 /10 cm 2 = 12 P specifikt tryk P hydraulisk tryk Nu kan vi således regne fra hydraulisk til specifikt tryk ved at anvende nedenstående regnetrekant P spec. / OF = P hyd P spec. P spec. / P hyd = OF OF P hyd OF x P hyd = P spec. I maskinens datablad findes den maksimale specifikke sprøjtetryk, og i maskinstyringen vil man kunne finde et maksimalt tryk på sprøjteenheden, og når disse to kendes kan man regne omsætningsfaktoren ud. Eksempel på udregning af omsætningsfaktor En maskines datablad fortæller at det maksimale specifikke sprøjtetryk er på 2345 bar, herefter går vi ud til maskinen og finder et hydraulisk sprøjtetryk i styringen under indsprøjtningssiden. Det fortæller, at det maksimale hydrauliske tryk under indsprøjtning er på 160 bar. CRN Side 38 af 47

39 Nu kan omsætningsfaktoren regnes ud: OF = 2345 / 160 = 14,65 Det vil sige at for hver hydraulisk bar, kommer der 14,65 specifikke bar ude foran spærreringen. Eksempler på udregning af specifikke tryk: Maskinen fra forrige eksempel står og producerer et emne, og i indsprøjtningsfasen viser manometeret 97 bar hydraulisk tryk. Nu kan jeg regne det specifikke indsprøjtningstryk ud: 97 x 14,65 = 1421 bar specifikt indsprøjtningstryk Samme maskine viser et manometer 37 bar hydraulisk tryk i eftertryksfasen. Nu kan jeg regne det specifikke eftertryk ud: 37 x 14,65 = 542 bar specifikt tryk Maskinens manometer viser under plastificering et hydraulisk modtryk på 4 bar og nu kan det specifikke modtryk regnes ud: 4 x 14,65 = 58 bar specifikt modtryk Vi skal huske på når vi sprøjtestøber, at det er emnets proceskrav der er vigtige og derfor skal vi holde os i specifikke værdier da produktionen så uden problemer kan flyttes fra en egnet maskine til en anden egnet maskine med forskellige snekkestørrelser og hydrauliske tryk. De fleste maskiner i dag kan udrustes med forskellige snekkestørrelser og det påvirker naturligvis det specifikke sprøjtetryk i den retning at jo mindre en snekkediameter jo højere sprøjtetryk og omvendt. Ø 30 mm Ø 25 mm Ø 35 mm Specifikt tryk Hydraulisk tryk Hydraulis k tryk CRN Side 39 af 47

40 Snekkeperiferihastighed. Når vi skal forarbejde et termoplastisk materiale er det materialetypen der afgør hvor hurtigt vi kan plastificere dette. Nogle af de faktorer der afgør hvor hurtigt vi kan plastificere materialet er bl.a. monomerens opbygning med indhold af grundstoffer, primære og sekundære bindingstyper, samt de additiver, armeringsstoffer osv. der er i materialet. Ved at indsætte de forskellige materialers maksimale periferihastighed i nedenstående formel, ( Materialets Maks. V i m/s. x / ) / d = O/min. får vi en brugbar formel for indstilling af snekkeomdrejninger med hensyntagen til materialet og snekkestørrelsen. Værdierne er vejledende og bør altid undersøges ved materialeleverandøren! Amorfe materialer Maks. V i m/s. O/min. = PMMA, ABS, ABS/PC, PVC 0, / d PC 0, / d PES, PSU, PC GF, SAN 0, / d PS 0, / d Delkrystallinske materialer Maks. V i m/s. O/min. = POM, PBT, PBT GF 0, / d PC/PBT, PPS 0, / d PA 6 GF, PA 66 GF 0, / d PA 6, PA 66 0, / d PE, PP 0, / d TPE (Termoplastiske elastomerer) Maks. V i m/s. O/min. = TPE-A, TPE-V, TPE-O 0, / d TPE-E 0, / d TPE-S 0, / d TPE-U 0, / d Ved at anvende ovenstående opnår vi den kortest mulige plastificeringstid, derved bliver det ikke plastificeringstiden der begrænser vores cyklustid, da plastificeringen foregår i restkøletiden. En anden fordel er at vi får et specifikt udtryk for plastificeringen da snekkeperiferihastigheden afhænger af snekkediameteren, og ovenstående formel tager højde for dette. Er der god tid til at plastificere, anvendes plastificeringsforsinkelse (doseringsforsinkelse) på maskinen således at den er færdig med plastificeringen og evt. dekompression ca. et halvt sekund inden formen åbner. Eksempel på udregning af plastificeringshastighed: En maskine med en snekkediameter på 30 mm skal køre et emne i POM, og ifølge ovenstående formel må den så køre med, 5800 / 30 = 193 O/min. så i styringen, under plastificering, indstilles snekken til at køre med ca. 190 O/min. CRN Side 40 af 47

41 Specifik dosering For at kunne udregne doseringsvejen, er det nødvendigt at vide hvor meget plastificeret materiale der kan være i cylinderen på 1 cm doseringsvej, i forhold til cylinderradius, materialedensitet og varmeudvidelseskoefficient. For at regne dette ud bruges nedenstående formel Spec. d = r 2 x x x / Spec. d = specifik dosering i g/cm. r = snekkeradius i mm. = Pi (22/7) = Varmeudvidelseskoefficient fra 23 0 C til forarbejdningstemperatur Et gennemsnit på 0,85 anvendes! = Rho, materialets densitet i kg/m 3 ved 23 0 C fra materialedatablad. Eksempler på udregning af specifik dosering: En maskine med en snekkediameter på 30 mm skal køre et emne i PP, og ifølge ovenstående formel giver det en specifik dosering på: 15 2 mm x x 0,85 x 910 kg/m 3 / = 5,47 g/cm Beregnet dosering Kender man skudvægten kan man direkte beregne doseringsvejen ud fra nedenstående formel. B d G s B d = G s / (r 2 x x x / ) = Beregnet doseringsvej i mm. = skudvægt i gram r = snekkeradius i mm. = Pi (22/7) = Varmeudvidelseskoefficient fra 23 0 C til forarbejdningstemperatur Et gennemsnit på 0,85 anvendes! = Rho, materialets densitet i kg/m 3 ved 23 0 C. fra materialedatablad. Eksempel på udregning af beregnet dosering: En maskine med en snekkediameter på 50 mm skal køre et emne i PC, med en skudvægt på 218,5 gram og ifølge ovenstående formel giver det en beregnet dosering på: 218,5 gram / (25 2 mm x x 0,85 x 1200 kg/m 3 / ) = 109,1 mm doseringsvej CRN Side 41 af 47

42 Lille køletidsberegning Som tommelfingerregel kan nedenstående bruges til emner med en godstykkelse på op til ca. 2,5 mm. Udregningen tager kun hensyn til godstykkelsen! S t k S 2 x 2 = t k = Godstykkelse = Total køletid (Eftertrykstid og restkøletid) i sekunder. 2,1 2 x 2 = 8,82 sekunder. Eksempel på udregning af lille køletidsberegning: En maskine skal køre et emne med en godstykkelse på 2,1 mm, det vil give en total køletid på: Stor køletidsberegning Beregning af køle- / eftertrykstiden er en teoretisk forkalkulation, brug altid middelværdier på T m, T a, T f og minimum værdi på T v. S 2 / 2 / x Ln ( 8 / 2 x ( T m T v ) / ( T a T v )) = t k S = Godstykkelse i mm. = Pi (22/7). = Effektiv varmeledningsevne, (materialeafhængig fra skema). Ln = Naturlige Logaritme (regnefunktion på lommeregner). T m = Anbefalet massetemperatur i o C, (materialeafhængig fra skema). T v = Værktøjstemperatur i o C, (materialeafhængig fra skema). T a = Afformningstemperatur i o C, (materialeafhængig fra skema). = Total køletid (Eftertrykstid og restkøletid) i sekunder. t k Eksempel på udregning af stor køletidsberegning: En maskine skal køre et emne med en godstykkelse på 1,9 mm i PP, i vores materialeskema kan vi se at for PP er: 1. den effektive varmeledningsevne = 0,067 mm 2 /s. 2. den anbefalede middel massetemperatur T m = 240 C. 3. den anbefalede minimum værktøjstemperatur T v = 20 C. 4. den anbefalede middel afformningstemperatur T a = 72 C. Det giver data til at beregne den totale teoretiske køletid: 1,9 2 / 2 / 0,067 x Ln ( 8 / 2 x ( ) / (72 20 )) = 6,67 sekunder Prøv at bruge regnearket til beregning af køletid her Stor køletid.xls CRN Side 42 af 47

43 Forseglingstid Ved at udskifte afformningstemperaturen T a med forseglingstemperaturen T f kan forseglingstiden (eftertrykstid) udregnes teoretisk. Beregning af forseglingstiden er en teoretisk kalkulation, brug altid middelværdier på T m, T a, T f og minimum værdi på T v. S 2 / 2 / x Ln ( 8 / 2 x ( T m T v ) / ( T f T v )) = t f S = Godstykkelse i mm. = Pi ( 22/7 ). = Effektiv varmeledningsevne, ( materialeafhængig fra skema ). Ln = Naturlige Logaritme ( regnefunktion på lommeregner ). T m = Anbefalet massetemperatur i o C, ( materialeafhængig fra skema ). T v = Værktøjstemperatur i o C, ( materialeafhængig fra skema ). T f = Forseglingstemperatur i o C, ( materialeafhængig fra skema ). T f = Forseglingstid i sekunder. Hermed kan den effektive teoretiske eftertrykstid udregnes, der tages ikke hensyn til udformning af indløbssystemet! Eksempel på udregning af forseglingstiden: Forseglingstiden på forrige eksempel med et emne med en godstykkelse på 1,9 mm i PP, i vores materialeskema kan vi se at for PP er: 1. den effektive varmeledningsevne = 0,067 mm 2 /s. 2. den anbefalede middel massetemperatur T m = 240 C. 3. den anbefalede minimum værktøjstemperatur T v = 20 C. 4. den anbefalede middel forseglingstemperatur T f = 186 C. Det giver data til at beregne den totale teoretiske køletid: 1,9 2 / 2 / 0,067 x Ln ( 8 / 2 x ( ) / ( )) = 0,4 sekunder Det ses at denne tid er relativ kort og beregningen tager ikke forbehold mod indløbssystemet, flydevejen indløbspunktet størrelse osv. så beregningen må siges at være meget teoretisk. Den realistiske forseglingstid kan findes ved en forseglingstidsserie som er en af fire serier der køres ved en indkøring, og den værdi vil ofte adskille sig meget fra den teoretiske. CRN Side 43 af 47

44 P m i Mpa = f S x L / 100 Er resultatet 12 Mpa anvendes 12 Mpa! f s = Godstykkelsesfaktor ( fra skema til højre ). L = Flydevejen i mm. = Specifik middel fyldetryk i Mpa. P m Middel specifikt fyldetryk i Mpa. Beregning af fyldetrykket er en teoretisk forkalkulation, som ikke tager hensyn til emneudformning, indløbstype samt placering, godstykkelsesvariation, materialetype, kølesystem, massetemperatur, indsprøjtningshastighed og tryk! Godstykkelsesfaktor Godstykkelse ( s ) Faktor ( f s ) 0, ,6 70 0,7 57 0,8 45 0, ,1 26 1,2 21 1,3 18 1,4 15 1,5 13 1,6 11 1,7 10 1,8 9 1,9 8 2,0-5 7 Eksempel på udregning af fyldetrykket: Der skal laves et emne hvor flydevejen er målt til 147 mm og emnets godstykkelse er 1,3 mm, det giver os nu muligheden for at regne fyldetrykket ud når, godstykkelsesfaktoren f s i skemaet til højre kan aflæses til 18, så derfor bliver fyldetrykket: P m i Mpa = 18 x 147 /100 = 26,46 Mpa (eller 264,6 bar specifikt tryk) Dette er det minimale tryk der skal til for at fylde formen med ovennævnte forbehold. CRN Side 44 af 47

45 Lukkekraftbehov i kn Beregning af lukkekraftbehov er en teoretisk beregning, som udelukkende beregnes på emnets lukkekraftbehov og tager ikke hensyn til formens tilstand eller opbygning, derfor hæves lukkekraften med 15 % i forhold til den beregnede lukkekraft. Flydetalsfaktor Materiale f f PE, PP, PS 1 PA, PBT 1,2 SAN 1,5 SB, ABS, POM 1,4 PC 2 f f P i kn = f f x P m x A / 1000 = Flydetalsfaktor fra skema A = total areal af emner og indløb i mm 2 P m = Middel fyldetryk i Mpa. P = lukkekraft i kn f f for ABS = 1,4 Tabelværdierne er retningsgivende og er afhængige af forhold som: emneudformning, indløbstype, indløbsplacering, massetemperatur, formtemperatur, indsprøjtningshastighed, trykfald i fyldeprocessen, SMI og indsprøjtningstryk! Eksempel på udregning af lukkekraften: Der skal laves et emne i ABS, og ud af ovenstående skema kan vi se at ABS har en flydetalsfaktor f f som er 1,4 så nu er første faktor i formlen på plads. Flydevejen er målt til 95 mm og emnets godstykkelse er 1,1 mm, det giver os nu muligheden for at regne fyldetrykket ud når, godstykkelsesfaktoren f s ved 1,1 mm kan aflæses til 26, så derfor bliver fyldetrykket: P m i Mpa = 26 x 95 /100 = 24,7 Mpa Vi måler det projicerede areal (skyggearealet) på emnet/emnerne samt indløbssystemet og kommer frem til at det har et samlet skyggeareal på: 9300 mm 2. Det var den sidste faktor til lukkekraftberegningen så den samlede lukkekraftberegning ser således ud: 1,4 x 24,7 Mpa x 9300 mm 2 / 1000 = 322 kn 322 kn x 1,15 = 370 kn Det betyder at emnet kræver en lukkekraft på ca. 322 kn for at kompensere for en stabil lukkekraft lægges der 15 % til når lukkekraften indstilles på maskinen, så derfor indstilles maskinens lukkekraft til: CRN Side 45 af 47

46 Indsprøjtningshastighed Bør angives i cm 3 /sek. da det er en specifik værdi, hertil kan følgende formel anvendes for at regne fra mm/sek. til cm 3 /sek. Indsprøjtningstiden kan også bruges hvis den kendes. Yderligere er det vigtigt at tage højde for materialet der produceres i, da ikke alle termoplastiske materialer tåler lige høj indsprøjtningshastighed. Cm 3 /sek. = (Ø/2/10) 2 x x V/10 Cm 3 /sek. Ø V = Indsprøjtningsmængde i cm 3 pr. sekund. = snekkediameter i mm. = indsprøjtningshastighed i mm/s. Cm 3 /sek Indsprøjtningsmængde/tid som funktion af snekkestørrelsen. Ø 15 mm Ø 18 mm Ø 20 mm Ø 25 mm Ø 30 mm Ø 35 mm Ø 40 mm Ø 50 mm Eksempel på omregning af indpsrøjtningshastighed i mm/sek. til cm 3 /sek.: En maskine står og kører et emne. Maskinen har en snekkediameter på 30 mm, og indsprøjtningshastigheden er 92 mm/sek. Indsprøjtningshastigheden bliver derfor: (30/2/10) 2 x π x 92/10 = 65cm 3 /sek Indsprøjtningshastighed mm/sek. CRN Side 46 af 47

47 Alternativ lukkekraftberegning De fleste materialeleverandører har desuden nogle meget praktiske anvendelige erfaringer med henblik på lukkekraftbehov til deres materialer. Disse erfaringer er samlet i nedenstående skema, og skal forstås således at behovet i kn er pr. cm 2 projiceret areal (skyggeareal). Amorfe Lukkekraft i kn/cm 2 ABS 3-3,5 SAN 2,5-4,5 SB 3-5 PS 1,5-3 PC 3,5-7 PMMA 3,5-5,5 PVC 2,5-5 PPO 3,5-7 PSU 4-6 PES 4-7 PEI 3,5-6,5 PAI 4,5-7,5 Krystallinske Lukkekraft i kn/cm 2 PA 6 3,5-5,5 PA 66 4,5-7,5 PA 11 3,5-5,5 PA PBT 4-7,5 PET 4,5-7,5 PE 2-6 PP 3-6,2 POM 5,5-10,5 PPS 3,5-6,5 PAA 3-7 PPA 3-7 PEEK 5,5-8 LCP 6,2-9,3 PVDF 7-10 Elastomerer Lukkekraft i kn/cm 2 TPE-V (PP/EPDM) 3-3,5 TPE-O (Olefinbaseret) 2,5-4,5 TPE-SEBS 3-5 TPE-SBS 1,5-3 TPE-U (Urethanbaseret) 3,5-7 TPE-E (Etsherbaseret) 3,5-5,5 TPE-A (Amidbaseret) 2,5-5 Eksempel på udregning af alternativ lukkekraft: Et emne skal køres i en elastomer handelsnavnet og typenummer er Santoprene og efter databladet er det en TPE-V, en PP med EPDM. Skyggearealet på emnet regnes ud til ca. 67 cm 2, så derfor estimeres lukkekraften til et sted mellem: 67 x 3 = 201 kn og 67 x 3,5 = 235 kn CRN Side 47 af 47